35 kV与110 kV供电方案对比分析

王 梅

[长三角赵巷新兴产业经济发展(上海)有限公司, 上海 201703]

0 引 言

随着特大型城市化发展进程的不断加速,城市的供电需求量日益增多。对于上海这样的特大型城市而言,35 kV电压等级的供电容量,已经不能满足一些用电量需求高的项目。越来越多的大型项目需要采用110 kV电压等级来供电。在电压的传输过程中,电压等级越高,电流损耗越小,传输距离越远。

本文结合实际工程案例,对35 kV电压等级供电方案和110 kV电压等级供电方案在各项技术指标、经济指标等方面做出分析,给项目设计、管理和开发建设人员借鉴参考。

1 实际案例

上海市某一项目总体规划分三期建设,一期项目为办公和商业,用电量需求为2路16 000 kVA。二期项目为办公和商业,用电量需求为2路16 000 kVA。三期项目为科研办公,用电量需求为2路12 500 kVA。在实际建设中我们采用了方案一,本文提出了方案二,将方案一和方案二进行了对比,目的就是抛砖引玉,给大家提供更多的方案思考比较。

方案一采用35 kV电压等级供电。根据《国网上海市电力公司非居民用电力用户业扩工程技术导则》(2014版)[1]第二条:“若周边存在35 kV电源资源可利用时,用户申请总容量在8 000 kVA以上至40 000 kVA(含40 000 kVA)时,采用35 kV电压供电,以保证35 kV资源的充分利用;用户申请总容量40 000 kVA以上时,采用110 kV电压供电。”由于三个地块分期建设,所以三个地块分别申请2路35 kV电压等级供电电源,每一期地块内建设一座35 kV变电所。整个三期一共需要6路35 kV电源进线,总容量在89 000 kVA左右。

由于地块周边缺少35 kV开关站馈线资源,所以需要在整个地块中建设一座35 kV开关站,规模为2进10出,总供电容量约100 000 kVA。

35 kV供电方案单线图如图1所示。

图1 35 kV供电方案单线图

方案二采用110 kV电压等级供电。根据供电导则第三条:“若周边无35 kV电压资源可利用时,用户申请容量在8 000 kVA以上至30 000 kVA(含30 000 kVA)时,采用10 kV电压多回路供电(原则上不超过4回);用户申请总容量在30 000 kVA以上时,采用110 kV电压供电。”所以如果将整个三期地块一起考虑用电时,满足申请总容量30 000 kVA以上,可以向供电局申请110 kV电压等级,采用110 kV直降10 kV的用电方案,选择两台容量分别为40 MVA的110 kV/10 kV的变压器。

110 kV供电方案单线图如图2所示。

图2 110 kV供电方案单线图

对比两个方案可以得到以下结论:

方案一:35 kV电压等级供电,需要1座35 kV开关站,3座35 kV变电站,8座10 kV变电站。

方案二:110 kV电压等级供电,需要1座110 kV变电站,8座10 kV变电站。

可见方案二110 kV电压等级供电可以比方案一35 kV电压等级供电节约3座35 kV变电站。

2 35 kV和110 kV方案的对比分析

2.1 占地面积的比较

方案一:1座35 kV开关站,占地面积308 m2,地上2层建筑物,层高6.1 m,半地下电缆层,建筑面积为616 m2;1座35 kV变电站占地面积约为600 m2,3座35 kV变电站占地面积约为1 800 m2。所以1座35 kV开关站加上3座35 kV变电站总共占地面积为2 108 m2。

方案二:110/10 kV变电站为1幢地上二层,半地下电缆层的建筑物。建筑高度12.2m,建筑物占地面积506 m2,建筑面积1 442 m2。主变压器为油浸式变压器,户外布置,有利于热量快速散出。

110/10 kV主变压器选用三相、双圈式有载调压变压器,散热器与主变本体一体式布置,冷却方式为自然冷却。110 kV设备采用GIS气体绝缘组合电器。10 kV设备采用金属铠装空气绝缘开关柜。

2台110/10 kV变压器占地面积为:1台变压器面积,长×宽=6.8 m×4.7 m=31.96 m2;2台主变占地面积共约为64 m2。所以1座110/10 kV变电站总的占地面积为570 m2。

2.2 电气设备投资费用比较

方案一35 kV开关站的投资费用如下:35 kV开关站的电气设备由供电局提供,对开发商来说没有设备投资费用,有约300万的土建投资费用。后期还可以向供电局申请一定土建费用的补贴。

按照目前的35 kV电压等级供电的方案,一期、二期和三期都需要1座35 kV变电站,一期和二期变电站的容量均为2台16 000 kVA主变,电气设备投资费用一座35 kV变电站约为1 800万,三期为2台12 500 kVA主变,电气设备投资费用约为1 700万,所以总共需要费用约为5 300万。

方案二的投资费用为:1座110 kV变电站的设备投资费用约2 300万。

2.3 外线投资费用的比较

方案一:根据沪发改价管[2016]3号《上海市发展改革委关于联动调整本市35 kV、10 kV非居民用电用户供电配套工程定额收费标准的通知》[2],35 kV电压等级的定额业扩工程费标准为每千伏安850元。根据沪价工(2004)004号《关于本市收取多回路供电容量费和临时用电接电容量费的通知》[3],对申请新装或增加用电容量的两路及以上多回路的客户,除供电容量最大的供电回路外,对其余供电回路按供电容量或增容部分收取多回路供电容量费,35 kV多回路供电容量费为220元每千伏安。方案一35 kV外线容量总费用为:总容量×850元/kVA+小一路容量×220元/kVA 。一期和二期的容量相同,所以外线投资费用均为总容量×850元/kVA+小一路容量×220元/kVA =16 000×2×850+16 000×220=3 072万元。三期的外线投资费用为:总容量×850元/kVA+小一路容量×220元/kVA =12 500×2×850+12 500×220=2 400万元。三期总共加起来的外线投资费用为8 544万元。

方案二:110 kV业扩费投资费用存在不确定性,每个项目要根据具体进线路线长度和进线的环境沿途拆改情况来确定外线费用。与35 kV定额收费不一样。

根据2021年之前的政策,从方案一和方案二的分析比较来看,外线投资费用要根据每一个具体的项目情况以及上级电源情况来分析出哪个方案费用高的结论。

又根据2021年3月最新的沪发改价管[2021]7号文,“接入工程费用。在城镇规划建设用地范围内,供水供电供气企业的投资界面应延伸至用户建筑区划红线,除法律法规和相关政策另有规定外,不得由用户承担建筑区划红线外发生的任何费用。”[4]对建设方来说将取消外线投资这部分的费用。因此以后的项目中,如何考虑此项费用还需等政策细则。

2.4 电费的收费标准比较

根据最新的沪价管[2020]35号文件《关于降低本市大工业供电价格的通知》附件《上海市销售电价表》,对于一般工商业,实行两部制收费。部分上海市销售电价如表1所示。

表1 部分上海市销售电价

从表1得知,110 kV电压等级供电平时段比35 kV电压等级供电每度电可节约0.019元电价。

假设主变压器年负载率为40%,那么仅仅一期项目一年就可以节约1 680 998元。

2.5 变压器负载损耗的比较

变压器自身的总耗电量由空载损耗(铁损)+负载损耗(铜损)两部分组成。

根据广州西门子变压器有限公司产品手册,型号10±5%/10.5 kV SCB11-16 000 kVA,Dyn11/Yyn0干式变压器的参数为:1台16 000 kVA,35/10.5 kV变压器的120 ℃时的负载损耗为76 kW,空载损耗为17.37 kW。按照假定条件:一个月720 h,变压器负载率为40%计算。空载损耗=17.37×720=12 506.4 kWh。负载损耗=76×40%×720=21 888 kWh。总损耗=34 394.4 kWh。1台12 500 kVA,35/10.5 kV变压器的负载损耗为64.4 kW,空载损耗为14.13 kW。空载损耗=14.13×720=10 173.6 kWh。负载损耗=64.4×40%×720=18 547.2 kWh。总损耗=28 720.8 kWh。所以根据方案一变压器总数量为4台16 000 kVA,2台125 000 kVA,那么总损耗为195 019.2 kVA。

根据西门子变压器(武汉)有限公司的产品手册,110/10.5 kV变压器,型号为110±8×1.25%/10.5 kV,YNd11,油浸式变压器,参数为:40 MVA,110/10.5 kV变压器的负载损耗为145 kW,空载损耗为22 kW。按照假定条件:1个月720 h,变压器负载率为40%计算。空载损耗=22×720=15 840 kWh。负载损耗=145×40%×720=41 760 kWh。总损耗=57 600 kWh。

按照夏季平时段的电度电价来估算1个月变压器损耗产生的电费,按照变压器负载率均为40%,每天24 h计算。

35 kV方案的变压器损耗:1个月损耗的电费约为105 700.4元。

110 kV方案的变压器损耗:1个月损耗的电费约为60 134.4元。

(35 kV方案的变压器损耗-110 kV方案的变压器损耗)×12=546 792元。

可见,按1年来计,110 kV供电方案可以比35 kV供电方案节约变压器损耗产生的电费为546 792元。

综合以上的分析比较,可以得到以下的结论。各方案比较结果如表2所示。

表2 各方案比较结果

3 结 语

方案二110 kV电压等级供电比方案一35 kV电压等级供电总体可以节约1 458 m2的机房占地面积;节约3 000万的电气设备投资费用;节约0.02元/kWh的电费价格;变压器总体损耗产生的电费每年可以节约546 792元。后期节约变电站运维费用240万/年;并具有设备稳定可靠性高,电费便宜等优点。除去外线费用外,方案二采用110 kV电压等级供电更有优势。外线费用要根据最新政策,等待细则出台后再进行对比。